Chương 4 bơm ly tâm

Chửụng 4: BễM LI TAM. 4.1.Caỏu taùo cuỷa bụm li taõm. Hỡnh 4.1a. Hỡnh 4.1b 1.Bánh công tác 2.Trục kéo bơm. 3.Dẫn hướng vào bơm. 4.Bộ phận dẫn hướng ra khỏi bơm. 5.ng hút. 6.ng đẩy. Trước khi khởi động phải đổ nước đầy vào thân bơm phủ đầy bánh công tác và ống hút phải điền đầt chất lỏng gọi là mồi bơm.Vỏ bơm Hình 4.1.c Hình 4.1.c.Vỏ dạng xoắn ốc. 1.Nguyên lí làm việc. -Khi bánh công tác quay các phần tử chất lỏng trong bánh công tác do lực li tâm bò dồn từ trong ra ngoài theo máng dẫn đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn đó là quá trình đẩy.Đồng thời ở lối vào tạo ra một vùng có chân không để hút chất lỏng.Như vậy chất lỏng liên tục chảy qua bơm do quá trình hút và đẩy liên tục. 2.Phân loại bơm. a.Theo cột áp: -Cột áp thấp: H < 20 mH 2 0. -Cột áp trung bình: H < 20 - 60 mH 2 0 -Cột áp cao: H > 60 mH 2 0 b.Theo số bánh công tác: Hình 4.1 và hình 4.2 -Bơm có 1 bánh công tác: 1 cấp, Hmax = 100 mH 2 0, (Hình 4.1) -Bơm nhiều cấp:(Hình 4.2): Ghép nối tiếp nhiều bánh công tác.Số bánh công tác 2-8 có khi đến 12.Cột áp bơm nhiều cấp bằng tổng cột áp từng cấp,còn lưu lượng bằng lưu lượng của 1 cấp. Hỡnh 4.2 c.Theo caựch huựt chaỏt loỷng vaứo bụm: -Bụm huựt 1 phớa- Hỡnh 4.1b -Bụm huựt 2 phớa- hỡnh 4.5: 4.2.Lý thuyết cơ bản của bơm li tâm. 4.2.1.Phương trình cơ bản của bơm li tâm: Chương 2 ta có phương trình cơ bản máy cánh dẫn: g CuCu H uu 1122 1 ± = ∞ [4.1] Để nâng cao cột áp của bơm,chọn góc: α 1 = 90 o tức là vận tốc C 1 vuông góc với u 1 do đó thành phần C 1u = 0.Khi đó phương trình cột áp của bơm là:Hình 4.6 g CU H u l 22 . = ∞ [4.2] Hình 4.6 4.2.2.Cột áp thực tế của bơm. Phương trình 4.2 là cột áp lí thuyết của bơm với giả thiết : -Số cánh dẫn nhiều vô cùng,chiều dày cánh dẫn bằng 0. -Chất lỏng lí tưởng. Tuy nhiên thực tế bơm có số cánh giới hạn 6-12 cánh.Do đó sự phân bố vận tốc là không đều,hơn nữa chất lỏng có độ nhớt nên cột áp thực tế khác cột áp lí thuyết. Cột áp thực tế là: H l H Z H ∞ = η ε [4.3] Với ε Z :Hệ số ảnh hưởng số cánh dẫn có hạn. η H :Hệ số kể ảnh hưởng tổn thất khi chảy qua rãnh. Các hệ số xác đònh như sau: βη π 2 sin.1 Z Z −= [4.4] .Có thể chọn: ε Z = 0.8 η H = 0.7-0.9 Vậy cột áp thực tế : g H CU U H Z 22 . η ε = [4.6] Nhận xét chung: Cột áp thực của bơm phụ thuộc: -Đường kính ngoài D 2 bánh công tác. -Số vòng quay n của bơm. -Thành phần vận tốc C 2u ở lối ra của bánh công tác tức góc β 2 . Tuy nhiên không thể tăng mãi D 2 ,số vòng quay n và β 2 mãi được vì nếu n tăng quá ảnh hưởng đến hiện tượng xâm thực (xem công thức 3-21),còn D 2 và β 2 bò giới hạn bởi tổn thất của dòng chất lỏng nên cột áp của bơm 1 cấp có giới hạn.Trò số lớn nhất theo lí thuyết là H < 250 mH20. Muốn có cột áp cao hơn ta dùng bơm có nhiều cấp,thường chế tạo bơm 1 cấp có cột áp nhỏ hơn 100 mH20. Muốn cột áp có lợi nhất và bơm có hiệu suất cao thì phải chọn bánh công tác có số cánh phù hợp và các thông số kết cấu góc hợp lý. 4.2.3.Ảûnh hưởng của kết cấu cánh dẫn đến cột áp của bơm. a.nh hưởng của góc: β 1 . Để có lợi chọn : α 1 = 90 0 ,còn góc β 1 phụ thuộc vào thành phần vận tốc c1 và U 1 : U C tg 1 1 1 = β [4-8] Như vậy theo [4-2] góc β 1 không ảnh hưởng trực tiếp đến cột áp .Tuy nhiên nó ảnh hưởng đến hiệu suất do gây sự va đập dòng chảy với cánh bơm nên cần chọn hợp lý .Thường chọn : β 1 = 15 - 30 0 b.nh hưởng của góc : β 2 . Góc β 2 ảnh hưởng quyết đònh đến cột áp toàn phần H và các cột áp thành phần vì vậy việc chọn góc β 2 có ý nghóa rất quan trọng. Theo giá trò của góc β 2 mà có thể chia ra làm 3 cách bố trí cánh dẫn: Hình 4.8 và Hình 4.9 -Khi β 2 < 90 0 cánh dẫn cong về sau. -Khi β 2 = 90 0 cánh dẫn hướng kính ở lối ra. -khi β 2 > 90 0 cánh dẫn cong về phía trước. Thực nghiệm cho thấy với chất lỏng nên dùng loại cánh ngoặt sau có lợi vì khi đó tổn thất động năng nhỏ. Vì vậy với bơm thường chọn góc β 2 < 90 0 Cụ thể chọn: βββ max2min  Vì từ phương trình cột áp [4-2] ( ) β 2 22222 1 cot 1 . 1 g gg CUUCU H mU −== ∞       −= β 2 22 2 cot 2 . 1 g g CU U m Như vậy cột áp sẽ = 0 khi 0 2 = C U hay khi : U C m artg 2 2 2 = β như vậy để có cột áp thì góc β 2 phải thoả mãn: β 2 > β min = U C m artg 2 2 Tuy nhiên nếu góc β 2 lớn quá thì cột áp động cũng sẽ lớn quá so với cột áp tónh là điều không mong muốn nên thực tế chọn góc β 2 sao cho : HH ltl ∞∞ −= ).8.07.0( HH iđl ∞∞ −= ).2.03.0( vì vậy khống chế góc : β 2 = 15 0 -30 0 Đặc biệt có thể chọn β 2 = 50 0 . Hình 4.10 Hình 4.10. Ảnh hưởng góc β 2 đến cột áp. 4.2.4.Lưu lượng của bơm li tâm. Công thức tính lưu lượng bơm li tâm: bD C Q m L π = [4.17] Hình 4.11 Lưu lượng thực tế nhỏ hơn lưu lượng lí thuyết. 4.3.Các đường đặc tính của bơm li tâm. Quan hệ giữa các thông số cơ bản: Cột áp H,lưu lượng Q,công suất N, hiệu suất η luôn thay đổi theo chế độ làm việc của bơm và với số vòng quay n. H = H(Q) N = N(Q) η = η (Q). Gọi là các phương trình đặc tính.Nếu biểu thò lên đồ thò ta có các đường đặc tính của bơm. Có các loại đường đặc tính: -Đặc tính lý thuyết,đặc tính thực nghiệm. -Đặc tính làm việc -Đặc tính tổng hợp. Sau đây ta sẽ nghiên cứu các loại đường đặc tính đó. 1.Đặc tính làm việc. Đặc tính làm việc được xây dựng với số vòng quay n = const. a.Đường đặc tính lí thuyết. Theo [4-2]: g CU H u l 22 . = ∞ Từ tam giác vận tốc ta có: β 2 222 cot. g CUC mU −= [4-9] Theo [4-17] bD C Q m L π = nên xuy ra: b D Q C l m 2 2 2 π = Thế vào trên ta có: g g g b D Q U U H l l .cot. . 1 2 2 2 2 2 2 π β −= ∞ [4-10] ta thấy cột áp có dạng: Q H l l gba .cot. 2 β −= ∞ Với a,b là các hằng số dương khi đã chọn 1 bơm . Đây là 1 đường thẳng không qua gốc toạ độ có độ dốc phụ thuộc vào góc β 2 . Hình 4.12 và Hình 4.13. Với β 2 < 90 0 ta có đường AD Kể đến ảnh hưởng số cánh dẫn có hạn thành đường: A’D’. Kể đến ảnh hưởng tổn thất thuỷ lực thành đường : A’’D’’ Kể đến ảnh hưởng tổn thất cơ khí thành đường: A’’’D’’’ Vậy đường cong A’’’D’’’ chính là đường đặc tính thực của bơm. [...]... 0 0 2 [4- 25] [4- 26] [4- 27] P = PI - PII [4- 28] 2.Biện pháp khắc phục lực hướng trục trong bơm li tâm Hình 4. 31- 4. 33 2.Biện pháp khắc phục lực hướng trục trong bơm li tâm 4. 8.Một số điểm cần chú ý trong kết cấu và sử dụng bơm li tâm 1.Kết cấu bơm Hình 4. 35- hình 4. 37 2.Ống hút và ống đẩy Đặt ống đẩy và ống hút đúng cách Hình 4. 38 và hình 4. 39 3.Vài điểm chú ý khi sử dụng bơm a.Chọn bơm đúng b.Các... hút bơm hướng trục Zh < 0 nên bơm thường phải đặt sâu hơn xuống bể hút vì vậy không phải mồi bơm Chương 6 BƠM THỂ TÍCH 6.1.Nguyên lí làm việc 6.2.Đường đặc tính bơm thể tích 6.3.Các thông số làm việc của bơm thể tích 1.Lưu lượng riêng của bơm 2.Lưu lượng lý thuyết của bơm 3.Lưu lượng thực tế của bơm 4. Hiệu suất thể tích và hiệu suất cơ khí của bơm 5.Hiệu suất chung của bơm 6.Công suất thuỷ lực của bơm. .. m3/h Loại bơm tuốc bin giếng phun dùng cho các mỏ khai thác có lưu lượng thay đổi tuý theo kích cỡ bơm : Q = 18 -500 m3 /h 3 .Bơm sâu Hình 4. 43 Bơm sâu là bơm li tâm nhiều cấp có trục đứng,còn có tên bơm hoả tiễn .Bơm được thả chìm trong giếng khoan,để làm cạn nước trong các hầm mỏ và công trình xây dựng Vì phải thả chìm trong giếng nên bơm có cấu tạo đặc biệt làm kín động cơ điện.Có 4 loại bơm sâu tuỳ... đẩy c.Để mồi bơm có nhiều cách: -Tạo chân không trong bơm và ống hút bằng bơm chân không hoặc bơm phun tia -Cho chất lỏng trên bể chứa chảy về bơm và ống hút qua ống đẩy hoặc 1 đường ống phụ -Dùng ống cao su dẫn nước máy vào để mồi bơm 4. 9 .Bơm li tâm kiểu trục đứng Bơm có đặc điểm là trục bơm đặt theo phương thẳng đứng .Bơm được dùng để hút nước chủ yếu ở các giếng khoan thăm dò và các trạm bơm đầu tiên... sản xuất bơm. Qua đặc tính tổng hợp còn biết nhanh chóng chế độ làm việc có lợi nhất khi điều chỉnh bơm 4. 4.Điểm làm việc và sự điều chỉnh bơm 1.Điểm làm việc của bơm Bơm bao giờ cũng làm việc trong1 hệ thống.Giao điểm A giữa 2đường đặc tính làm việc và đường đặc tính ống H(Q) Và H(Ô) chính là điểm làm việc của bơm. Hình 4. 19 2.Phương pháp điều chỉnh lưu lượng bơm a.Điều chỉnh bằng khoá Hình 4. 20 khi... vòng quay đặc trưng của bơm H :cột áp toàn phần của bơm 5.3.Đường đặc tính của bơm hướng trục Các đường đặc tính thực nghiệm của bơm hướng trục tương tự như bơm li tâm, tuy nhiên về hình dạng các đường đặc tính bơm hướng trục có những nét khác với bơm li tâm Hình 5.5 Trên hình 5.5 là đường đặc tính của bơm hướng trục có cánh dẫn cố đònh với số vòng quay không đổi -Trong các bơm hướng trục cỡ lớn cánh... lớn.Thường các bơm này được nối trực tiếp vào động cơ điện đặt thẳng đứng.Các bơm này được chế tạo theo 3 loại chính sau đây: 1 .Bơm dùng cho các bể hút của trạm bơm sâu( bể có mực nước dao động ,thay đổi lớn khi làm việc) Loại bơm này thường chế tạo 1 cấp có 1 hoặc 2 miệng hút Trục trung gian có chiều dài 1,5 - 2 m Chế tạo bơm có năng suất :2.700-10.800 m3/h.Cột áp H = 30-78 m Hình 4. 40 và hình 4. 41 2 .Bơm giếng... đến sức bền của bơm -Cần lưu ý rằng việc ghép nối tiếp bơm sẽ phức tạp,không thuận tiện và kinh tế bằng chọn 1 bơm khác có cột áp đủ yêu cầu nếu có thể 4. 6.Ứng dụng luật tương tự trong bơm li tâm 4. 6.1.Quan hệ tương tự trong 1 bơm li tâm Khi số vòng quay n của bơm thay đổi thì các thông số: H,Q,N cũng thay đổi theo.Tuy nhiên nếu số vòng quay của bơm chỉ thay đổi ít (dưới 50 %) so với số vòng quay đònh... [2-9] ta thấy cột áp bơm hướng trục không có thành phần do lực li tâm tham dự,mà thành phần này với bơm li tâm là rất quan trọng chủ yếu tạo nên cột áp cho bơm. Do tính chất này bơm hướng trục có những đặc điễm sau: a.Cột áp của nó không bằng bơm li tâm b.Cột áp tónh của bơm hướng trục chỉ do độ mở rộng của các cánh dẫn của bánh công tác tạo nên: W −W H = 2g 2 2 1 2 l∞ c.Bánh công tác bơm hướng trục chỉ... lưu lưọng dòng chảy do đó bơm không trở về trạng thái ổn đònh ở điểm B được Nhánh trái điểm T chỉ ổn đònh khi đường đặc tính bơm chỉ cắt đường đặc tính lưới tại 1 điểm như hình 4. 23.Tức là khi: Ht(lưới) < H0 Kết luận:Với những bơm quan trọng như bơm nước cho nồi hơi không được có vùng không ổn đònh nên chọn loại bơm có dạng đặc tính ổn đònh (dạng I và II) 4. 5.Ghép bơm li tâm 1.Ghép song song Khi yêu . Hỡnh 4. 2 c.Theo caựch huựt chaỏt loỷng vaứo bụm: -Bụm huựt 1 phớa- Hỡnh 4. 1b -Bụm huựt 2 phớa- hỡnh 4. 5: 4. 2.Lý thuyết cơ bản của bơm li tâm. 4. 2.1.Phương trình cơ bản của bơm li tâm: Chương. β 2 = 50 0 . Hình 4. 10 Hình 4. 10. Ảnh hưởng góc β 2 đến cột áp. 4. 2 .4. Lưu lượng của bơm li tâm. Công thức tính lưu lượng bơm li tâm: bD C Q m L π = [4. 17] Hình 4. 11 Lưu lượng thực. Chửụng 4: BễM LI TAM. 4. 1.Caỏu taùo cuỷa bụm li taõm. Hỡnh 4. 1a. Hỡnh 4. 1b 1.Bánh công tác 2.Trục kéo bơm. 3.Dẫn hướng vào bơm. 4. Bộ phận dẫn hướng ra khỏi bơm. 5.ng hút.